DE4020282A1 - Gegendruck-kipptrommel-transportbeton- mischverfahren - Google Patents

Description

Das ehedem übliche Herstellen des Betons auf der Baustelle un­ mittelbar vor der Verarbeitung ist weitgehend der Anlieferung von Fertigbeton aus einer zentralen Anlage gewichen. Die Umstellung erfolgte vor rd. 3 Jahrzehnten. In erster Linie waren für den schnellen Erfolg dieses Verfahrens mit der fachlichen Bezeichnung "Werkgemischter Transportbeton" Engpässe bei der Beschaffung geeigneten Baustellenpersonals entscheidend gewesen.

Die tiefgreifenden betontechnologischen Auswirkungen der geän­ derten Produktionsweise hat man erst spät erkannt. Mit Sicherheit wird das gesamte Ausmaß selbst heute noch nicht vom normalen Fachmann überblickt. Wie steht es dann aber erst mit den vielen Fachleuten anderer Sparten, die sich als Halblaien auf dem speziellen Gebiet der Betontechnologie bewegen und bewegen müssen!

Wesentlich ist, daß der Transportweg zur Baustelle in den Be­ tonaufbereitungsgang voll mit einbezogen worden ist. Der Zement reagiert, sobald er mit Wasser zusammen gebracht wird, es setzt ein chemischer Vorgang ein, der letztendlich zum festen Stoff "Beton" führt.

In der Neufassung der Beton-Norm DIN 1045 von Juli 1988 sind diesbezüglich aus der veränderten Herstellungsgewohnheit erstmalig Konsequenzen gezogen worden. Der freien Entscheidung jedes Ein­ zelnen hat man dabei einen weiten Spielraum zugebilligt.

Die Betonaufbereitung unmittelbar auf der Baustelle besitzt aus vielerlei Überlegungen heraus heute eine untergeordnete Bedeutung. Die Norm hat sich bei der erfolgten Überarbeitung, was die Beton­ aufbereitung betrifft, ganz auf den werkgemischten Transportbeton ausgerichtet. Aus diesem Grunde wird hier auf die Probleme des Baustellenbetons gleichfalls nur am Rande eingegangen.

Verarbeitbarkeit von Fertigbeton

Solange sich der fertig gemischte Beton einbauen läßt, wird er mit dem Fachausdruck "Frischbeton" gekennzeichnet. Zur weiteren Cha­ rakterisierung seines Zustandes wurden die 4 Konsistenzbereiche "steif", "plastisch", "weich" und "fließfähig" eingeführt. Damit soll seine Verarbeitbarkeit näher beschrieben werden.

Diese Einteilung ist jedoch technologisch nur bedingt hilfreich. Beispeilsweise erfaßt der sogenannte "plastische" Bereich bereits zur Hälfte eine Konsistenz, bei der unter normalen Bedingungen keine befriedigende Verarbeitbarkeit mehr gegeben ist. Der Beton muß als zu "steif" eingestuft werden. Andererseits ist der "wei­ che" Beton im oberen Teil des entsprechenden Bereiches schon so flüssig, daß er weitgehend von alleine auseinander läuft.

Verdichtungsgeräte werden in diesem Fall auf der Baustelle nor­ malerweise nicht mehr eingesetzt. Die Gefahr, daß von ihnen der Mörtelanteil im Gemisch nach oben gepumpt wird, ist sehr groß.

Ein besonders günstiger Frischbetonzustand liegt genau in der Mit­ te der o. a. Aufzählung vor, also im Übergangsbereich von weich zu plastisch. Ein solcher Beton ist einerseits von der Konsistenz her gut verarbeitungsfähig und besitzt andererseits ein gutes Zusam­ menhaltevermögen. Genau das sind die Voraussetzungen, um einen dichtgefügten, homogenen und damit qualitativ überhaupt steuer­ baren Festbeton herstellen zu können.

Die Einhaltung dieser relativ schmalen Zone stellt jedoch hohe Ansprüche an die Aufbereitungstechnik. Im normalen Tagesgeschäft ist das mit den heute gegebenen Möglichkeiten nicht darstellbar. Deshalb ist dieser so günstige Ansatz der Konsistenz auch nicht als eigener Bereich zu finden. Vielmehr hat man sich aus Sicher­ heitsdenken heraus jetzt entschlossen, den weichen Bereich zum Standard zu erheben, was nicht zuletzt mit der dafür neu kreierten Bezeichnung "Regelkonsistenz" unmißverständlich in der aktuellen Fassung der Beton-Norm dokumentiert worden ist.

Demgegenüber war bisher der Beton im plastischen Bereich die Re­ gel, wobei die Konsistenz in der oberen Hälfte, nach der alten Einteilung sogar im oberen Viertel, liegen sollte.

Damit hat man gleichzeitig auch das Urteil gefällt, daß der tra­ ditionelle Baustellenbeton in seiner Herstellgenauigkeit als zu wenig präzise angesehen wird. Speziell die Dosiergenauigkeit nicht ortrsfester Anlagen läßt generell gesprochen Zweifel aufkommen.

Man muß hier berücksichtigen, daß die Mischungen gegenüber früher sich verändert haben. Die ehedem einfachen Rezepturen sind viel­ fältigen, teils schon recht diffizilen Betonzusammensetzungen gewichen.

Notstandsituation bei der Anwendung

Die Norm hat also ausschließlich aus dem Gesichtspunkt mangelnder maschinentechnischer Herstellungsgenauigkeit heraus das Kommando ge­ geben, die Konsistenz ganz allgemein kräftig zur flüssigen Seite hin zu verschieben. Der Rahmen der zwei nachstehenden Grundregeln der Betontechnologie zwingt auf Grund der neu erkannten Ausgangs­ lage zu diesem, der bisherigen technologischen Zielsetzung ent­ gegengerichteten Verhalten:

• 1. Die Verarbeitbarkeit des Frischbetons soll so ausgelegt werden, daß unter den Bedingungen der Praxis ein homogener Festbeton her­ gestellt werden kann.
• 2. Die Konsistenz als ein Kennwert für die Verarbeitbarkeit soll unter Beachtung der Voraussetzung nach Punkt 1 so niedrig wie möglich gewählt werden.

Man kann das auch anders ausdrücken: Auf dem Gebiet der Frisch­ betonherstellung liegt verfahrensbedingt ein Engpaß vor. Bei der Aufstellung der Norm hat man sich aus dieser Notlage heraus ent­ schlossen, die o. a. Regieanweisung genau umzukehren. Die Konsis­ tenz wird unter Einschub von Punkt 1 so hoch wie es nur geht angesetzt; denn es wird neben der Regelkonsistenz auch noch dem fließfähigen Bereich in der Norm das Wort geredet. Mit Blick auf die Optimierung der späteren Festbetoneigenschaften stellt dies eine unübersehbare Kehrtwendung dar.

Die Intention der neu gefaßten Vorschrift ist bei den maschinen­ technisch gegebenen Möglichkeiten als Versuch zu werten, durch Beseitigung einer eklatanten Schwachstelle den Anschluß an die früher gewohnte Qualität wieder zu finden, selbst wenn die Mi­ schung dadurch sensibler und somit schwieriger zu handhaben wird. Die Nochverdichtungsfähigkeit des Betons zum Zeitpunkt des Einbaus unter den bestehenden Randbedingungen erhielt gegenüber allen anderen Überlegungen den Vorrang.

Am eigentlichen Schwachpunkt, nämlich der Maschinentechnik, ließ sich nichts ändern. Das hat unausweichlich zur Folge, daß die Anwendungssicherheit beim Frischbeton nach wie als ungelöstes Problem bestehen bleibt: Die Schwierigkeiten aus der Zeitver­ schiebung zwischen Aufbereitung und Einbau erhalten aus zeitab­ laufbedingten Umständen heraus neuerlich Aktualität und neue Probleme sind aus der Verflüssigung der Konsistenz heraus vor­ programmiert.

Das angesteuerte Zurückfinden zur alten Zuverlässigkeit bei der Betonherstellung allein kann überdies nicht befriedigen. Inzwi­ schen haben sich die Zeiten verändert. Neu aufkommende Schwie­ rigkeiten müssen bewältigt werden. Die nachstehende Aufzählung der wesentlichsten Veränderungen bei den Rahmenbedingungen soll ver­ deutlichen, daß man vor der Betonbauweise Verbesserungen im Sinne technologischen Fortschrittes verlangen muß:

• - Saurer Regen und verschmutzte Luft treten als neue Be­ anspruchungsarten auf.
• - Der Bauablauf wird zunehmend in eigenständige Arbeits­ bereiche zergliedert.
• - Solide Gründlichkeit weicht moderner Massenproduktion.
• - Ausländische Arbeitspartner bekommen bessere Chancen.
• - Die technischen Vorgaben werden aus vielerlei Gründen umfangreicher und detaillierter.
• - Das finanzielle Ergebnis wird immer strenger beachtet.

Eine höhere Zuverlässigkeit ist gefordert. Zudem soll der Beton auch noch mehr als bisher leisten. Gestiegene Ansprüche wollen erfültt sein.

Die Frischbetonherstellung muß auf dieser Grundlage bei den Be­ mühungen um Verbesserungen ein Engpaß bleiben. Daß die Maschinen­ technik der Betontechnologie auf diesem Gebiet so wenig hilfreich zur Seite steht, bedingt einen ausgesprochenen Notstand. Man war gezwungen, technischen Problemen mit verstärktem Baustoffeinsatz entgegenzutreten, ohne einen durchschlagenden Erfolg dadurch sicherstellen zu können.

Mit der vorliegenden Erfindung wird diese nicht zuletzt auch für die Allgemeinheit mehr als unbefriedigende Situation, Stichworte sind "Rohstoffschonung", "Reststoffverwertung" und "Energieein­ sparung", gründlich überwunden. Infolge der gegebenen Komplexität muß auf die angesprochene Problematik näher eingegangen werden.

Besonderheiten des heute üblichen Verfahrens Technologiefeindliches Ansteifen

Der zeitablaufbedingte chemische Vorgang des Erhärtens in der Frischbetonphase, den Fachleute mit "Ansteifen" bezeichnen, ist nur schwer und das dann auch nur bedingt im voraus zu veran­ schlagen. Er wird von einer Vielzahl an Einflußfaktoren bestimmt. Dazu kommt, daß die effektive Verweildauer des Frischbetons im Fahrmischer gleichfalls Schwankungen unterliegen kann, die sich nicht immer im voraus absehen lassen; z. B. treten immer wieder infolge Verkehrsstau unterwegs, Maschinenausfall auf der Bau­ stelle, fehlerhafte Fahrzeug-Disposition etc. unerwartete Zeit­ verschiebungen auf.

Man darf davon ausgehen, daß ein zu steifer, und damit nicht mehr sachgerecht zu verdichtender Beton nur in den wenigsten Fällen von der weiteren Verarbeitung ausgeschlossen wird. In der Regel kommt es ansonsten zu einer Unterbrechung des Betonvorganges, was wirtschaftlich und technologisch Nachteile bedingt. Eher wird dann schon eine unsachgemäße Verdichtung vorgezogen, oder aber sogar eine nachträgliche Wasserzugabe zur Zurückführung auf eine aus­ reichende Verarbeitbarkeit.

Diese nachträgliche, von den Vorschriften unmißverständlich streng verbotene Wasserzugabe, die sogar in der Fachpresse immer wieder als geübte Praxis erwähnt wird, ist unausweichlich mit einer Ab­ minderung der Betonqualität verbunden. Die Luftproben im fertigen Beton werden analog zahlreicher und gröber. Das läßt sich schon vorneweg aussagen. Neben der Festigkeit wird dadurch insbesondere die Widerstandskraft des Betons gegenüber die Stahlbewehrung an­ greifenden Gasen und Flüssigkeiten geschwächt.

Unzulässiges Verwässern hat aber wegen der angesprochenen Kom­ plexität aller betontechnologischer Eingriffe noch darüber hin­ ausgehende, nicht weniger ernst zu nehmende Schädigungen im Ge­ folge.

Die neuerliche Wasserzugabe erfordert ein zusätzliches Mischen mit fragwürdigem Effekt. Wird zu wenig gemischt, ist der Frischbeton ungleichmäßig naß. In einzelnen Partien ist das Wasser dann auch noch überproportional angereichert. Wird ausreichend lange oder noch darüber hinaus gemischt, ist ebenfalls mit Beeinträchtigungen zu rechnen, auf die später noch eingegangen wird. Weiterhin muß die Nachbehandlungsdauer neu auf den erhöhten W/Z-Wert ausgerich­ tet werden. Der Beton bindet dann langsamer ab.

Der Anreiz, angesteiften Beton zu verwässern, ist allerdings nicht zu verkennen. Erstens läßt sich so die Verarbeitbarkeit des Betons recht bequem zum Zeitpunkt des Einbaus auf einem konstanten Niveau halten: Das ist wichtig, um sachgerecht verdichten zu können. Zweitens läßt es sich auf dieser Basis knapp kalkulieren: Man braucht keine Sicherheitszuschläge anzusetzen und im Falle eines unerwünscht starken Ansteifens wird der Beton sogar noch mit der weitaus billigsten Komponente gestreckt. Drittens wird in der Folge die Ansteifneigung vermindert: Wie schon erwähnt, der Ab­ bindevorgang verzögert sich infolge der neuerlichen Wasserzugabe.

Da die Festigkeit bei Beton nach alter Technikertradition über Sicherheitszuschläge reichlich bemessen wird, liegt der Schwer­ punkt der unmmittelbaren Schädigung bei der Dauerhaftigkeit. Diese Eigenschaft ist von den Vorschriften her, was die Mindestforde­ rungen betrifft, nur gerade noch soeben abgedeckt. Sobald die Mindestanforderungen nur in einem Punkt unterschritten werden, ist sofort von einer Beeinträchtigung der angestrebten Lebensdauer des Betons auszugehen. Unmittelbar visuell erkennbar ist ein solcher Mangel jedoch bloß in extremen Fällen.

Agitieren gegen Separation

Die heute üblichen Trommeln sind nur bedingt als Mischer wirksam. Um eine ordnungsgemäße Mischung herzustellen, benötigen übliche Mischtrommeln wenigstens 15-20 Minuten, das ist ein Mehrfaches dessen, was Mischer mit guter Mischleistung beanspruchen. Ihr eigentlicher Zweck ist das Agitieren der fertigen Betonmischung während des Transports sowie während ev. Wartezeiten vor und bei der Entladung.

Agitieren heißt hier schwach in Bewegung halten. Andernfalls könnte sich die fertige Mischung u. U. dergestalt verändern, daß die schweren Brocken, sprich das Grobkorn im Zuschlag, auf Grund des höheren Gewichtes nach unten sinken und der Mörtel nach oben zum Aufschwimmen kommt.

Dieses gegenseitige Absondern der leichteren und schwereren Be­ standteile einer Mischung ist aber ein allgemeines Problem bei Beton. Beim Fördern zur Einbaustelle, beim Einschütten in die Schalung und anschließend beim Verdichten ist es ebenfalls zu beachten. Es gilt also nicht nur eine homogene Mischung herzu­ stellen, sondern auch noch eine, die sich gegenüber Entmischungen möglichst stabil verhält. Bei guter Beweglichkeit insgesamt soll der den Frischbeton zusammenhaltende Mörtel keinesfalls wässerig, sondern vielmehr klebrig sein.

Muß Ansteifen berücksichtigt werden, weil der Beton nicht neben der Einbaustelle synchron mit dem Baufortschritt aufbereitet wird, so kommt man nicht umhin, in diesem Punkt Zugeständnisse zu ma­ chen. Die Betonmischung wird dann im Normalfall zunächst flüssiger hergestellt als sie später gebraucht wird, um den Konsistenzabfall über die Zeit aufzufangen, und das mit einem Sicherheitszuschlag. Damit ist der Frischbeton schon in der Tendenz zu flüssig. Tritt das Ansteifen nicht in der veranschlagten Größenordnung auf, ist er ausgeprägt zu flüssig.

Tritt das Ansteifen stärker als erwartet auf, fällt die Verar­ beitbarkeit unter die vorgegebene Grenze. Insgesamt muß als Folge der Vorgabe und Empfehlungen der Norm in Zukunft die Schwan­ kungsbreite in diesem wichtigen Punkt größer ausfallen. Verarbei­ tungstechnisch ist das eine erhebliche Belastung, zumal das Gemisch zusätzlich vom Konzept her anfälliger für Entmischungen ist.

Das mögliche Ausbrechen der Konsistenz in einen verarbeitungs­ technisch zu steifen Bereich ist nach Auffassung des Erfinders nur scheinbar als Problem reduziert worden. Auf Grund administrativer Änderungen verdrängt das 4-Achs-Fahrzeug neuerdings mehr und mehr den bisher dominierenden 3-Achser. Das Ladevermögen je Fahrzeug läßt sich dabei um ziemlich exakt 50% steigern. Das hat zwei we­ sentliche Nachteile im Gefolge:

• 1. Die Umlaufzeit des Fahrzeuges wird länger: Be- und Entladen sowie notwendig werdendes Nachmischen nehmen mehr Zeit in An­ spruch.
• 2. Die schlechte Mischleistung einer normalen Trommel kommt ausgeprägter zur Geltung: Die schon bestehende Mischproblematik wird verstärkt.

Beides verkompliziert den Einsatz von Transportbeton. Nicht zu­ letzt muß befürchtet werden, daß das Ansteifproblem von daher seine Dringlichkeit beibehält.

Selbst gutem Willen vorausgesetzt, dürfen die neuerlichen Er­ schwernisse keineswegs unterschätzt werden. Aus den o. a. Gründen gelten beim 4-Achser für die Anwendung des einzig zulässigen Verfahrens zur nachträglichen Korrektur einer angesteiften Mi­ schung, nämlich der Zugabe von Fließmittel, verschärfte Auflagen. Wird diese legale Kompensationsmethode heute schon nur beschränkt genutzt, so sind für die Zukunft noch größere Einschränkungen zu erwarten.

Ungesteuerter Mischereinsatz

Zum eigentlichen Mischen ist vorweg festzustellen: Dafür gibt es zeitlich je nach Vermögen des eingesetzten Gerätes ein Optimum. Insgesamt gilt aber, die gleichmäßige Untermischung aller Be­ standteile soll rasch vonstatten gehen. Langes Mischen führt ebenfalls zu dem Auftreten von Entmischungen. Außer der Schwer­ kraft sind dabei Zentrifugalkräfte aus Drehbewegungen wirksam.

Langes Mischen hat aber darüber hinaus noch den Nachteil, daß das angesprochene Ansteifen in doppelter Weise begünstigt wird:

• 1. Das mit dem Mischvorgang verbundene Mahlen und Reiben bewirkt eine Kornveränderung. Von besonderer Bedeutung ist, die Feinan­ teile werden noch feiner; außerdem kommen neue Feinanteile dazu. Die so vergrößerte Oberfläche des Festkornes, dazu zählt beim Frischbeton auch das Bindemittel, beansprucht Wasser zur Benet­ zung. Als Folge werden die vorhandenen, kornumhüllenden Wasser­ filme insgesamt dünner ausgezogen.
• 2. Der chemische Ablauf des Ansteifens wird durch langes Mischen beschleunigt, weil, wie Forschungsergebnisse aufgezeigt haben, die Bildung entsprechend wirkender chemischer Verbindungen dadurch forciert wird.

Betrachtet man allein die maschinentechnische Aufbereitung, so wurde die Betonherstellung aus der zeitlichen Entwicklung heraus nicht verbessert, sondern eindeutig verschlechtert. Der so ent­ scheidende Vorgang des Mischens entzieht sich inzwischen jeder zuverlässigen Steuerung. Früher war die visuelle Begutachtung des Frischbetons vor dem Austrag aus dem Mischer unmittelbar vor der Verarbeitung durch einen erfahrenen Maschinenführer, dem sog. Mischmeister, ein ganz wesentlicher Faktor.

Gleichzeitig werden aber die Anforderungen an den fertigen Beton ständig weiter nach oben geschraubt. Man verlangt immer diffizi­ lere Mischungen in immer größerer Genauigkeit. Andere Industrie­ zweige haben bei analogen Zielvorgaben mit Hilfe der Elektronik große Erfolge zu verbuchen. Es fehlt aber bei der heutigen Be­ tonherstellung an durchgreifend wirksamen Ansatzpunkten für den lückenlosen Einsatz hochentwickelter moderner Steuerungstechniken.

Die hier aufgezeigte Auseinanderentwicklung der technischen Vor­ aussetzungen läßt sich durch die vorliegende Patentanmeldung vollständig beseitigen: Die maschinelle Betonaufbereitungstechnik wird so den betontechnologischen Anforderungen angepaßt, daß aus dem zeitlichen Verfahrensablauf und aus der Mischerleistung nicht nur keine Nachteile, sondern sogar noch entscheidende Vorteile erwachsen.

Das erfindungsgemäße Verfahren Einbeziehung des Fahrzeuges in die Mischmaschine

Der Neigungswinkel der Trommel in der Längsachse läßt sich auf Grund der vorliegenden Erfindungsgedanken durch Vorrichtungen am Fahrzeug verändern. Die Gesamtlänge des Fahrzeuges kann sich dabei mitverändern.

Bei entsprechender Ausführung sind Einzelfahrzeuge und Sattel­ auflieger jeglicher Art einsetzbar. Die Kräfte für das Kippen der Trommel können u. a. über Hydraulik, Seilzug und gegenläufig angetriebene Achsen ausgeübt werden.

Heute ist in allen Arbeitsgängen ein fester Neigungswinkel üblich, der sich vorzugsweise in der Spanne von 10°-15° bewegt. Der Füllungsgrad der Trommel wird dadurch ganz wesentlich mitbestimmt, er beträgt in der Regel 58-62%.

Bei der der Erfindung zugrunde liegenden Konstruktion ist die Trommel im Prinzip aus einer waagerechten Neigung von 0° um 180° in die entgegengesetzt gerichtete Waagerechte umkippbar. Die Trommel­ längsachse behält dabei ihre Ausrichtung. Vorzugsweise wird eine Kippung aus einer nach vorne gerichteten Neigung von 60° vorwärts in eine Neigung von 8° für ausreichend angesehen.

Bei der hochgestellten Neigung von 60° erfolgt dann die Befüllung ohne großen Aufwand von oben. Bezeichnet wird dies als Topbela­ dung, ein besonderes Verfahren, das heute nur über Öffnungen in der Trommelwand mit zugeordneten Deckelverschlüssen möglich ist. In dieser Stellung kann das Fahrzeug nach erfolgter Beladung über lange Zeit bis zum Einsatz verharren, da ein gegenseitiges Ver­ mengen der z. B. schichtweise eingefüllten Komponenten, mit dem Bindemittel obenauf, nicht stattfindet, wie das bei dem üblichen Verfahren des Einziehens mit der Mischspirale geschieht.

Beim Fertigbeton aus einer zentralen Anlage mit einem stationären Mischer werden für die Beladung mehrere Einzelchargen zur gesamten Transportbetonfahrzeugladung hintereinander aufbereitet und im Anschluß einzeln eingezogen.

Die Topbeladung schont die Mischwerkzeuge vor Verschleiß, nimmt das Einziehen aus dem Mischvorgang heraus und verkürzt den Be­ ladevorgang.

Wird bei der Topbeladung das Wasser gleich mit den ersten Kompo­ nenten abgefüllt, kann im Prinzip auf einen Wassertank verzichtet werden. Hat die Konstruktion berücksichtigt, daß der Trommel­ austrag weitestgehend restlos erfolgt, ist Spülwasser zur Rei­ nigung des Trommelinneren ohnehin nicht nötig, weil die geringen allerletzten Reste durch den nextfolgenden Mischvorgang abge­ rieben werden.

Die bei den heute üblichen Tromeln notwendige Ausspülung der Betonreste und die damit verbundene Problematik lassen sich zu­ mindest auf ein Minimum reduzieren, unter bestimmten Vorausset­ zungen sogar ganz beseitigen.

Der Transport wird bei Neigungen durchgeführt, die in jedem Fall über dem bei normalen Trommeln üblichen Minimum von 10° liegen. Mehr noch sind Neigungen über 15° geeignet. Schwerpunktmäßig läßt sich die Ladung so in eine sichere Lage bringen.

Bei der Entleerung kann die Neigung mit Vorteil um einige Grad abgesenkt werden. Beispielsweise, wird der Transport bei einer Neigung von 25° vorgenommen, könnte die Entleerung bei 22° be­ ginnen. Um die Ladung schnell und sicher aus der Trommel her­ auszubringen, wird konform mit dem Austrag die Neigung nach und nach z. B. auf 8° verringert. Die Absenkung läßt sich natürlich auch in einem Schritt vollziehen, mit der Zielsetzung, so einem guten Austrag zum Schluß zu gewährleisten. Der Trommelentlee­ rungsgrad wird auf diese Weise verbessert.

Bei weiterem Ausbau der o. a beschriebenen Konstruktion ist eine darüber hinausgehende Kippung vorsehbar. Die Beladung erfolgt z. B. im voll aufgerichteten Zustand der Trommel. Eine Kippung nach vorne und hinten ist u. U. gewünscht. Das läßt sich erfüllen. Da­ durch wird eine Entladung wahlweise nach vorne und hinten möglich.

Für die Vornahme einer weitreichenden Trommelkippung kann es eine Vereinfachung bedeuten, das z. B. hydraulisch betätigte Gestänge umzupolen. Gemeint ist mit dieser Bezeichnung ein Aushängen des bzw. der Hubarme aus einer Arretierung und die Verschiebung des bzw. der Hubarme zu einer neuen Arretierung.

Die Beladung nach hinten ist heute nahezu ausschließlich im Ge­ brauch. Sie hat drei Nachteile:

• 1. Die Anfahrt der Entladestelle nach rückwärts erfordert höhere Präzision.
• 2. Der Fahrer muß seine Kabine zur Vornahme der Entladung ver­ lassen und sich nach hinten begeben.
• 3. Stehend auf dem Boden hat der Fahrer weder einen guten Über­ blick noch steht ihm ein gut geschützter Steuerraum zur Verfügung.

Bei der Beladung nach vorne entfallen alle diese Nachteile. Der Fahrer verbleibt in der Fahrzeugkabine. Er hat einen guten Über­ blick. Die Steuergeräte können geschützt und sinnvoll angeordnet werden.

Dementsprechende Fahrmischerkonstruktionen haben sich aber auf dem Markt nicht durchsetzen können, weil dafür bei den herkömmlichen Konstruktionen sehr lange Mischtrommeln erforderlich werden, um beim Betonaustrag über die Fahrerkabine hinwegzukommen. Durch in Verbindung mit dem Kippen angeordnete Einrichtungen läßt sich die­ ses Problem beseitigen. Das sind Hubscheren, insgesamt geschwenkte oder angehobene Trommeltragrahmen, Rollbügel und ev. andere Kon­ struktionen. Bei ihrer Betätigung zum Heben der Trommel tritt in der Regel eine Verkürzung der Fahrzeuglänge ein.

Wird ein Ausschwenken der Kabine nach der Seite vor Beginn des Entladevorganges konstruktiv ermöglicht, kann die Anhebung der Trommel im Zusammenhang mit der Kippbewegung auf ein Minimum beschränkt werden.

Änderungen an der Trommel

Durch die Veränderung des Neigungswinkels der Trommel in der Längsachse läßt sich ein besserer Trommelfüllungsgrad erreichen. Eine Steigerung um 25% von z. B. 60% auf 75% erlaubt schon eine deutliche Verkürzung der Trommel bei gleichem Gewicht der Nutz­ last. Die Trommellänge kann dann im großen Ansatz um 15% kürzer gehalten werden.

Die Veränderung des Neigungswinkels erlaubt darüberhinaus allein schon aus der Kippbewegung eine Verbesserung des Mischeffektes und der Austragleistung. Als Folge können z. B. Einsparungen bei den im Trommelinneren eingebauten Werkzeugen vorgenommen werden.

Bewährt haben sich bei Fahrmischtrommeln eingeschweißte Blech­ spiralen. Die Einsparungen können sich auf die Spiralhöhe und auf die Führung der Spiralen beziehen. Die Höhe der Blechspiralen beträgt zumeist 35-40 cm. Hier ist iene Absenkung um 10-25%, d. i. eine beachtliche Einsparung, vornehmbar.

Die Vereinfachung der Trommeleinbauten erleichtert, um dies ne­ benbei zu vermerken, natürlich auch den Austrag der lezten Be­ tonmengen in der Trommel. Der letzte Rest verfängt sich weniger.

Um die Mischleistung zu steigern, kann unter den gegebenen Be­ dingungen der Aufbau eines Gegendruckeffektes beim Mischen be­ sonders vorteilhaft vorgesehen werden. Die Einsparungen bei den Einbauteilen behindern deutlich geringer eine vom Trommelboden ausgehende Gegenströmung.

Dafür bietet es sich an, zunächst die Spiralführung im Einzugs­ bereich, relativ bezogen auf das Gesamtkonzept, enger bzw. die Spiralbleche höher zu halten. Die Bewegung des Füllgutes in Rich­ tung Trommelinneres wird dadurch verstärkt. Vice versa wird bei Umkehr der Drehbewegung, das erfolgt beim Arbeitsgang Entladung, in dieser Zone der Austragdruck verstärkt. Der angesprochene Bereich umfaßt grob gekennzeichnet die ausgeprägt konische Spitze der Trommel ganz oder teilweise, erforderlich sind dafür max. 1/3 der gesamten Trommellänge.

Ein Gegendruck entsteht dadurch, daß im anschließenden Bereich die Spiralführung weiter auseinander gezogen wird oder Spiralgänge ausgelassen bzw. die Spiralbleche niedriger ausgeführt werden. Das Füllgut wird in diesen Bereich hineingepreßt und am Trommelboden in Gegenrichtung zurückgeleitet.

Diese vom Trommelende ausgehende Zurückleitung läßt sich durch verschiedene Einbauten noch gezielter steuern und darüber hinaus verstärken.

Beispielsweise ist die Anordnung von gegenläufig eingestellten Vorrichtungen dafür geeignet. Das sind z. B. eine am Boden befe­ stigte Schnecke oder mehrere Schaufeln an der Trommelinnenwand. Auch eine bzw. mehrere innen geführte Gegenspiralen kommen in Frage.

Eingebaute Schnecken brauchen max. bis zur Trommelmitte laufen, um die angestrebte Leistung voll zu erbringen. Gegenläufige Spiralen oder Schaufeln machen u. U. eine Anordnung bis hin zur Einzugszone erforderlich.

Weiter kann ein Vibrator am Trommelboden diese Aufgabe erfüllen. Er versetzt das zum Trommelende hin gepreßte Füllgut in Schwin­ gungen und unterstützt dabei den Effekt der gegenläufigen Bewe­ gung. Ein Vibrator hat darüber hinaus beim Entleervorgang den Vorteil, daß die letzten Reste an Füllgut sich bedingt durch die von ihm ausgelösten Erschütterungen leichter von der Trommelin­ nenwand und von den im Trommelinneren eingebauten Vorrichtungen lösen, und infolge dessen weitestgehend ausgetragen werden können. Das minimiert den Reinigungsaufwand.

Diese Aufgabe können schon Vibratoren erfüllen, die bei gefüllter Trommel max. bis zu einem Viertel der unteren Trommellänge, in der Mittelachse gerechnet, mit ihrer Vibrationswirkung erfassen.

Eine eingebaute Schnecke kann gleichzeitig als Vibrator ausgeführt werden. Überhaupt kommt eine Kombination von zwei oder mehr Vor­ richtungen zur Verstärkung des Gegendruckes in Frage.

In jedem Falle bewirken Einzugszone und Gegendruck ein intensives Mischen des von zwei Seiten auf die Trommelmitte zu bewegten Füll­ gutes. Eine innige Vermengung wird erzwungen. Durch sachgemäße Abstimmung der zwei aufeinander zugerichteten Bewegungen kann sehr leicht die Wirkung optimiert werden. Ein hochwirksamer Zwangsmi­ scher ist das Ergebnis. Um eine gute Mischung zu erreichen, sind vergleichsweise zu den für übliche Mischtrommeln angegebenen 15- 20 Minuten dafür Mischzeiten von 3-5 Minuten anzusetzen.

Die herkömmliche Mischtrommel ist ja auch demgegenüber als Frei­ fallmischer mit mäßiger Leistung einzustufen.

Die beigefügten graphischen Darstellungen machen die textlich vor­ getragenen Gedanken augenfällig. Auf drei Blättern sind für acht Ausführungsbeispiele Mischer-Variationen festgehalten. Das gesam­ te Fahrzeug ist als Mischer zu werten. Es stellt arbeitsmäßig eine Einheit dar.

Es liegt ein Fahrmischer vor, der dieser Bezeichnung voll gerecht wird. Der Mischvorgang kann jederzeit vorgenommen werden, selbst während der Fahrt oder dem Kippen der Trommel.

Aus dieser Verschmelzung lassen sich für den Einsatz des Mischers als Fahrzeug konstruktive Sonderausführungen ableiten. Die ver­ kürzte Gesamtlänge in Transportstellung erlaubt z. B. eher die Absenkung der Fahrerkabine durch eine Verschiebung nach vorne. Zusätzlich kann eine Anpassung der Reifengröße an die Achslast­ verteilung in die Fahrzeugkonstruktion einbezogen werden.

Auch eine Anordnung eines zweiten Antriebsmotores oder überhaupt des Motores am Fahrzeugende sind denkbar.

Auf Blatt 3 werden auch noch die Kabinenschwenkung und die Ge­ stängeumpolung mit je einem Beispiel bildlich im Detail erläutert.

Um die spezielle Ausführung der Trommel näher zu zeigen, sind auf zwei Blättern im Anschluß an die Darstellung der Abhängigkeit des Füllungsgrades vom Neigungswinkel 5 verschiedene Variationen aufgezeigt.

Gesamtkonzept

Die wesentlichen Vorteile der neuen Konstruktion lassen sich wie folgt im Überblick darstellen:

• - Ideale Präzision bei der Herstellung von Transportbeton;
• - Beladen und Mischen zu jedem beliebigen Zeitpunkt;
• - Verbesserte Manövrierfähigkeit der Fahrzeuge;
• - Verkürzte Fahrzeugumlaufzeiten;
• - Beste Straßenlage;
• - Gute Fahrzeugauslastung;
• - Erweiterter Spielraum für Logistik.

Die Erfindung schaltet in entscheidenden Punkten die menschliche Unzulänglichkeit durch vermehrten Einsatz von Technik aus. Zwei Gesichtspunkte stehen im Vordergrund: Der Mischvorgang und die Steuerung des Mischvorganges lassen sich optimieren.

Keine Einschränkung aus dem Mehr an Vorrichtungen.

Während für die Optimierung der Steuerung kein großer zusätzlicher konstruktiver Aufwand notwendig wird, der Vorteil liegt im geän­ derten Verfahrensgang und in der Einbeziehung der Fahrerkabine in das Mischgerät, muß die Vornahme der Kippbewegungen gerätemäßig über eine grundsätzliche Änderung des Fahrzeuges abgesichert werden. Zur Ausübung der Kraft sind entsprechende Vorrichtungen erforderlich. Die Fahrzeugrahmenkonstruktion hat das Anheben und Kippen der Trommel mit zu berücksichtigen.

Dem stehen zwei Vorteile aus dieser Konstruktion gegenüber:

• 1. Durch die Verkürzung der Trommel wird einerseits diese selbst leichter und andererseits die Fahrzeuglänge herabgesetzt. Die steilere Stellung der Trommel im Fahrzeugstand erhöht zusätzlich den letztgenannten Effekt. Dadurch tritt eine Verkürzung beim Straßen­ transport bis zu über 2 m ein. Außer der nicht unwesentlichen bes­ seren Rangierbarkeit des Fahrmischers sind damit diesbezügliche Gewichtseinsparungen verbunden.
  Alles in allem liegt das Fahrzeug bei höherer Manövierfähigkeit gewichtsmäßig grob gesprochen auf der gleichen Stufe wie die her­ kömmlichen Transportlastwagen bzw. bei aufwendigeren Kon­ struktionen etwas darüber.
• 2. Die Vorrichtungen zum Kippen der Trommel lassen sich speziell bei Sattelfahrzeugen so ausführen, daß damit eine Trennung von Zugmaschine und Auflieger leicht möglich wird. Die Zugmaschine kann dann z. B. mit ihrer Hydraulik andere Auflieger schnell einwechseln und steht damit für vielfältige andere Einsatzfälle zur Verfügung.

Dieser Gesichtspunkt ist für Transportbetonwerke von erheblicher Bedeutung. In Stoßzeiten oder bei Fahrzeug-Ausfall kann auf ent­ sprechende Einheiten zurückgegriffen werden, die ansonsten z. B. für Zuschlag- und Bindemitteltransporte zur Bevorratung oder als Tieflader eingesetzt werden.

Die Logistik eines Transportbetonwerkes bekommt so mehr Spielraum.

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung von Mörtel oder Beton mit einem straßengängigen Fahrmischer, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischbehälter kippbar angeordnet ist. Er kann in der Fahr­ zeuglängsachse je nach der gewählten Konstruktion im Prinzip aus einer nach hinten gerichteten waagrechten Neigung in Anpassung an den auszuführenden Arbeitsgang in eine um 180° entgegengesetzt gerichtete waagrechte Neigung nach vorne geschwenkt werden.

2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippung bevorzugt aus einer nahezu aufrechten Lage des Mischbehälters, d. h. die Öffnung des Behälters ist nach oben gestellt, in eine nahezu waagrechte Lage nach vorne, d. h. in die Fahrtrichtung bei Straßentransport, ausgeführt wird. Diese verkürzte Schwenkung umfaßt etwa ein Winkelsegment von 80° bis 5°.

3. Mischbehälter zur Aufbereitung einer Mischung aus zwei oder mehr Komponenten, dadurch gekennzeichnet, daß er in drei Zonen unterteilt ist, die sich als Einpreß-, Misch- und Gegendruckzone charakterisieren lassen. Einpreß- und Gegendruckzone üben Kräfte aus, die in der Wirkung einander entgegengerichtet sind.

4. Mischbehälter nach Punkt 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einpreßzone von der Mischbehältereinfüllöffnung ausgehend bis zu einem Drittel der Michbehälterlänge umfaßt und die Gegendruckzone in Abstimmung mit dem erstrebten Mischeffekt vom Behälterboden ausgehend bis zur Einpreßzone reichen kann.

5. Mischbehälter nach Punkt 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Behälterboden ausgeübte Gegendruck durch einen oder mehrere Vibra­ toren verstärkt wird.
Die Vibration kann infolge entsprechender Geräteanordnung vom Behälterboden, von der Behälterwandung oder von irgendwelchen Innenbauteilen ihren Ausgang nehmen. Die Wirkung der Vibration erstreckt sich bei gefülltem Mischbehälter bezogen auf die Mit­ telachse maximal bis zum Übergang in die Einpreßzone.

6. Mischbehälter nach Punkt 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur verstärkten Ausübung des Gegendruckes in spiralförmiger Windung außenseitig an einem um die ideell gedachte zentrale Mittelachse verlaufenden Rohr angeordnete Mischwerkzeuge vom Trommelboden ausgehen. Die Spirale bzw. Spiralen oder Schaufeln dieser als Schnecke bezeichneten Vorrichtung können bis zur Mitte des Mischbehälters geführt werden. Das in der zentralen Mittelachse verlaufende Rohr kann konisch ausgebildet sein.

7. Gegendruckschnecke nach Punkt 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Vibration versetzt werden kann.

8. Mischbehälter nach den Punkten 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegendruck durch Kombination eines oder mehrerer Vibra­ toren zusammen mit dem Einpreßdruck entgegen arbeitenden Misch­ werkzeugen ausgeübt wird. Diese Mischwerkzeuge können an der Trommelinnenwand befestigte Mischschaufeln und/oder eine bzw. mehrere innengeführte Spiralwendeln sein.

9. Mischbehälter nach Punkt 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Mischbehälterboden ein Vibrator befestigt ist, der in der Wirkung ein Zehntel bis ein Viertel der Behälterlänge, gemessen auf der Mittelachse, erfassen kann.

10. Mischbehälter nach Punkt 8, dadurch gekennzeichnet, daß meh­ rere, mindestens aber vier Vibratoren an der Wandung des Misch­ behälters innen oder außen angeordnet werden. Auch eine Befes­ tigung an irgendwelchen Innenbauteilen kommt in Frage.

11. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischbehälter in einem grob gesprochen hufeisenförmig ausgebil­ deten Rollbügel als Tragrahmen fest montiert ist, um die ge­ wünschte Kippung aus einer Neigung in die andere möglichst gut zu bewältigen.
Die tragende Konstruktion des Fahrzeuges ist in diesem Fall dreigeteilt. Der Rollbügel befindet sich in der Mitte. Seine Ma­ nipulation wird durch Bewegungen der vorderen und hinteren Trag­ rahmenteile mit unterstützt.

12. Verfahren nach den Punkten 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Vornahme der Kippbewegungen heb- oder rollfähige Trag­ rahmenteil für den Mischbehälter in der Transportstellung zur Stabilisierung in mechanische Arretierungen einrastet.

13. Mischbehältertragrahmen nach Punkt 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel des Tragrahmens zunächst etwas stärker aus­ einander gehen, um dann in eine parallel bzw. fast parallele Führung überzugehen. Der Knickpunkt wird zur Erleichterung der Kippbewegung beim Entleerungsvorgang ausgenutzt.
Die beschriebene Tragrahmenausbildung ist im Beispiel 7 der Mi­ scher-Variation dargestellt.

14. Verfahren nach den Punkten 11 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Rollbügelbewegung wahlweise mittels einem bzw. mehreren Zahnrädern oder einem bzw. mehreren Seilzügen er­ folgt.
Auch Kombinationen dieser beiden Verfahren kommen in Betracht.

15. Verfahren nach den Punkten 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubbewegung des Mischers zur Einleitung des Entleervorganges durch seitliche Ausschwenkung der Fahrerkabine vereinfacht wird. Im günstigsten Fall erfolgt dann nur noch eine Kippung um einen festen Punkt bzw. Achse.

16. Verfahren nach den Punkten 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß konstruktiv vorgesehene Gestänge bzw. Hubarme dergestalt umgepolt werden können, daß sie ihre feste Abstützung an mindestens zwei verschiedenen Ansatzstellen durch selbst ausgeführte Bewegungen finden.
Dieser als Umpolung bezeichnete Vorgang kann durch Schienenführung und/oder automatische Steuerung abgesichert sein.